Comparaison de la simulation et des données

Dans e qui suit,lepoint d'impa tdu fais eaud'éle tronssur un ristal donné serarepéré par ses oordonnées

(x; y)

dansle référentiel lié àl'hodo- s ope;dans e référentiel, l'origine(0;0) représentelepoint d'impa t surla surfa edu ristal orrespondant àlaréponsemaximaledu ristal.Pour véri- erquantitativement lavaliditédelasimulation,deuxtestsontétéréalisés. Tout d'abord, on a omparé, pour lasimulation et pour les données réelles, lesamplitudes(valeursmoyennesetdispersion)desimpulsionspourle ristal tou hé, equipermetdevaliderlapro éduredesimulationdel'éle tronique. Ensuite,ona omparélesrapportsdel'énergiedéposéedansle ristaltou hé à l'énergie totale déposée dans les neuf ristaux autour du point d'impa t (

E1/E9

), e qui permet de tester le modèle utilisé pour simuler l'extension

Comparaison des amplitudes

Le pro essus de validation onsiste à omparer l'amplitude simulée et l'amplitude expérimentale re onstruitepour unpoint d'impa tdonné. Pour ela,une oupurea étéee tuéedanslesdonnéesau moyen del'hodos ope, de façon à séle tionner les événements expérimentaux les plus pro hes du maximumderéponsedu ristal.Par lasuite, unetelle oupure seraappelée  oupure hodos ope . La oupure hoisie estde

±2 mm

en

x

et en

y

au- tourdumaximumde réponse.La variation deréponsedans ettezoneaété négligée. Les résultats ont été omparés ave une simulation orrespondant aumaximumde réponsedu ristal. Ceuxquisont présentésdansletableau 4.1ontétéobtenussurun ristalsituéau entred'unetour,àdesénergiesde 15,20,30,50et

120 GeV

.Pour ha unede esénergies, lesréponsesexpéri- mentalesdu ristal orrespondantàplusieurs entainesd'impa tsd'éle trons ont été omparéesauxréponsessimulées.Cetteétudeaétéee tuéesurune basestatistique,en omparantlesmomentsd'ordre1et2(moyenneeté art type)de tsgaussiens des distributions d'amplitudes réelles etsimulées. Ils mettentenéviden elebona ordexistantentrelasimulation etlesdonnées expérimentales. Ce même type de omparaison a été réalisé dans diérents ristaux. Lesrésultatssont à haque fois omparables ave eux quiont été obtenus i-dessus.

Energie (GeV)

MDonnees

MSimul

σDonnees

σSimul

15

290, 40 ± 0, 28

291, 60 ± 0, 40

6, 61 ± 0, 17

6, 39 ± 0, 36

20

388, 25 ± 0, 24

389, 59 ± 0, 42

6, 43 ± 0, 19

6, 65 ± 0, 34

30

584, 20 ± 0, 29

585, 05 ± 0, 58

8, 83 ± 0, 19

9, 13 ± 0, 51

50

977, 90 ± 0, 57

976, 15 ± 0, 70

13, 87 ± 0, 37 11, 60 ± 0, 63

120

2377, 86 ± 1, 87 2345, 40 ± 1, 11 23, 01 ± 1, 27 19, 13 ± 0, 95

Tab.4.1 Moyenne M,eté art-type

σ

pour les donnéeset lasimulation

Extension de la gerbe

Un moyen de ontrler labonne simulation de l'extension latérale de la gerbeéle tromagnétique est de omparerlerapport

E1/E9

enfon tion de

x

(

y

étant xé),puisen fon tion de

y

(

x

étant xé),où

E1

et

E9

représentent respe tivement l'énergie re onstruite dansle ristal tou hé et dansles neuf quientourentlepointd'impa t-y ompris,bienentendu,le ristal entral.A titred'exemple,les ourbes orrespondantàl'énergiede120GeVsontrepré- sentéessurlagure4.14.Leparfaita ordentrelesdonnées(pointsverts)et lasimulation( roixnoires)montreen oreunefois ombienlasimulation est dèle à laréalité. Notons qu'i i aussi, pour les données expérimentales, des oupureshodos ope ont étéréalisées, de

±2 mm

dansladimension onsidé-

Fig.4.14 Comparaison du ratio

E1/E9

pour les données(points verts)et lasimulation( roixnoires)

De l'ensemble de es omparaisons, on peut on lure que la simulation reproduitle fais eau-test ave une pré ision satisfaisante.

4.5 Con lusion

Les études ee tuées sur fais eau d'éle trons ont onstitué un apport très important pour lamise aupoint du alorimètre éle tromagnétique. En parti ulier,pour equiestde ellesauxquelles etravaila ontribué,ellesont permisdevaliderlaméthodede re onstru tiondel'énergiedéposéedansun ensemblede ristaux onstituantune tourou unmoduledequatretours,de montrerquelarésolutionenénergiedeECALétait onformeauxprévisions, de mettre au point et de valider un logi iel de simulation d'événements, appelé g4Simulation.

Ce logi iel, désormais validé, peut être, et a été, utilisé pour de nom- breusesappli ations.

Tout d'abord,la omparaison entrelesdonnéesissues desexpérien eset lasimulationapermisde onrmerquelagéométriede ettepartiedudéte - teurétait déniedefaçon satisfaisantedansORCA,lelogi ieldesimulation omplètede CMS.

Le odeg4Simulationaégalementserviàdiversesétudes,tellesque elle del'inuen e delaposition dupoint d'impa tsurlarépartitionde l'énergie [Des ampsand Jarry,2005 ℄,età l'inter alibration du alorimètre grâ e aux rayons osmiques [Bonesini etal.,2005℄. Enn, dans le adre de e travail, il a onstitué l'outil prin ipal pour l'étude des primitivesde dé len hement [Bimbot,2005℄ dont le bon fon tionnement s'avèrera ru ial lors du fon - tionnement deCMS, puisqu'ils'agitde lapremière étape delaséle tion des données en temps réel. La présentation de es primitives et le test de leur fon tionnement ferontl'objet dupro hain hapitre.

Etude et analyse des primitives

de dé len hement

Enplusdesvéri ations, alibrationsetvalidationsquiontétéprésentées au hapitrepré édent,lesprisesdedonnéessurfais eaupermettentdetester l'éle tronique etlesalgorithmes de dé len hement de l'a quisition.En eet, étant donné que la fréquen e d'a quisition sera de 40 MHz, il sera impos- sible de sto ker l'intégralité des données issues de tous les sous-déte teurs. Parexemple,sil'informationissuedes75848 ristauxdu alorimètreéle tro- magnétiqueétaitmiseenmémoire pourtouslesévénements, ela orrespon- draitàunvolumededonnéeségalà2Moparévénement,àmultiplierpar40 millionsd'événementspar se onde,soit prèsde 80000Goparse onde!Ilest impossible de onserverune tellequantité de données, d'autant plus qu'àla question du sto kage proprement dit s'ajouterait une réelle insusan e des vitesses de transmissionde l'information. Les solutions mises en pla e pour résoudre esproblèmes sont les suivantes :

1. Lesévénementsserontséle tionnés entemps réel,an dene onserver quelespluspertinentsenfon tiondesétudesdephysiqueàmener.Cet obje tifestliéàlanotiondedé len hement dusto kage(aussiappelée trigger ).

2. Au sein des événements qui auront été ainsi séle tionnés, seules les zones du déte teur qui ontiennent susamment d'énergie seront en- registrées. Cette se onde séle tion orrespond à la notion de le ture séle tive (aussiappelée sele tivereadout ).

Le volume de données pourra ainsiêtre réduit à 100 ko par événement. Une entaine d'événements étant séle tionnés par se onde, leux résultant neseraplusquede

10 Mo/s

.Unteluxseragérableparl'éle troniquerapide d'a quisitionde CMS.

Les primitives de dé len hement, également appelées  Trigger Primi- tivesjouentunrleprépondérant dans etterédu tionduuxdedonnées.

Elles onstituent lepremier maillon,à lafoisde la haîne dedé len hement etdela haînede le ture séle tive.

L'étude présentée i-après se limitera à l'étude des Trigger Primitives dansletonneau.

5.1 Le premier niveau de dé len hement de ECAL

Le rle du premier niveau de dé len hement (trigger de niveau 1), pour le alorimètre éle tromagnétique, est de séle tionner les événements dans lesquelsdesphotonsoudeséle trons degrandesimpulsionstransversessont identiés. Pour ette séle tion, l'énergie transverse

1

et la ompa ité de la gerbe (qui permet d'identier la présen e d'un éle tron ou d'un photon) doivent être estiméesen temps réel.

L'algorithmie omplète du premier niveau de dé len hement (ou trigger de niveau 1) peut être trouvée dans la référen e : [CMSCollaboration,2000b ℄.

Le dé len hement (ou trigger) pour les photons et les éle trons utilise un ensemble de neuf tours de dé len hement autour de la tour ontenant le maximum d'énergie transverse. L'algorithmie est basée, entreautres, sur la re onnaissan e dumaximum d'énergie déposéedans deux tours adja entes, etsurl'évaluationdu prollatéral delagerbeéle tromagnétique

Le prin ipe delare onnaissan e estmontré surlagure 5.1.

L'énergie transversedu andidat éle tron(ou photon)estdéterminée en additionnant l'énergietransversede latourtou héepar laparti ule,et elle de la tour adja ente (par un oté) ayant la plus haute énergie parmi les quatretours possibles.Les andidatséle trons neserontretenusquesileurs énergiestransversesdépassentun ertainseuil.Deplus,ilsdevrontrespe ter une ondition de ompa ité on ernant le prol de gerbe. Cette ondition meten jeu un indi ateur de ompa ité évalué àpartir desprimitivesde dé- len hement éle tromagnétique quiseradé ritplusen détaildanslase tion suivante.Le rle desTrigger Primitives estd'estimer esdeuxgrandeurs.

Dans le document Optimistation par réseaux de neurones du potentiel de découverte du boson de Higgs dans le canal H ->ZZ* ->4e± sur le détecteur CMS, et étude des primitives de déclenchement du calorimètre électromagnétique (Page 105-109)